JP2019066030A - 流体動圧軸受装置およびこれを備えるモータ - Google Patents

Abstract

【課題】油漏れの発生リスクが低く、所望の軸受性能を安定的に発揮することのできるパーシャルフィルタイプの流体動圧軸受装置を提供する。【解決手段】軸受部材８の上端外周部とハウジング７の筒部７１ａとの間に設けられ、潤滑油１１の油面を保持可能な筒状の保油空間１３と、軸受部材８の上端面８ｃで形成され、径方向内側の端部がシール隙間Ｓに繋がった軸方向隙間２２とを備えた流体動圧軸受装置１である。軸受部材８の上端面８ｃと当接した環状部７１ｂを有し、保油空間１３と軸方向隙間２２は、軸受部材８の上端面８ｃおよびこれに当接する環状部７１ｂの下端面７１ｂ１の少なくとも一方に設けた溝部で形成される第２通路２２を介して連通している。【選択図】図５

Description

本発明は、流体動圧軸受装置およびこれを備えるモータに関する。

周知のように、流体動圧軸受装置は、高速回転、高回転精度および低騒音等の特長を有する。このため、流体動圧軸受装置は、例えば、ＨＤＤ等のディスク駆動装置に組み込まれるスピンドルモータ用、ＰＣ等に組み込まれるファンモータ用、あるいはレーザビームプリンタ（ＬＢＰ）に組み込まれるポリゴンスキャナモータ用の軸受装置などとして使用されている。

流体動圧軸受装置には、軸受部材等を収容したハウジングの内部空間全域を潤滑油で満たしたフルフィルタイプと、ハウジングの内部空間の一部領域に潤滑油を介在させた（内部空間に潤滑油と空気を混在させた）パーシャルフィルタイプとがあり、例えば下記の特許文献１には、パーシャルフィルタイプの流体動圧軸受装置の一例が開示されている。

特許文献１の流体動圧軸受装置は、含油焼結金属からなり、支持すべき軸との間にラジアル軸受隙間を形成する軸受部材と、軸方向一方側の端部が開口すると共に軸方向他方側の端部が閉塞された有底筒状をなし、軸受部材を収容したハウジングと、ハウジングの一端開口部をシールするためのシール隙間を形成するシール部材と、軸、軸受部材およびハウジングの底部で画成される密閉空間をシール隙間を介して外気に開放する通気路とを備え、通気路の一部は、軸受部材の一端外周部とハウジングの筒部との間に設けられた環状の油溜り部（保油空間）に開口している。また、軸受部材の一端面とシール部材の他端面との間には、径方向外側および径方向内側の端部が保油空間およびシール隙間にそれぞれ開口した（保油空間とシール隙間とを連通させる）軸方向隙間が形成されている。

特許文献１の流体動圧軸受装置では、上記の軸方向隙間を設けたことにより、軸受装置の運転中に軸受部材から滲み出た潤滑油が通気路を介してハウジング開口側に押し上げられて保油空間に溜まった場合でも、保油空間に溜まった潤滑油の油面とシール部材（の他端面）との離間距離を稼ぐことができるので、潤滑油とシール部材との接触に起因した油漏れを防止できる、としている。

特許第４４８１４７５号公報

特許文献１の流体動圧軸受装置では、環状の保油空間の軸方向一方側（ハウジング開口側）の端部が全周に亘って軸方向隙間の径方向外側の端部と繋がっている。そのため、流体動圧軸受装置が傾斜姿勢で使用（運転）される場合や、運転中の流体動圧軸受装置に衝撃荷重が負荷された場合には、保油空間で保持すべき潤滑油が、軸方向隙間に流入し易く、また、軸方向隙間を介して保油空間と繋がったシール隙間に到達し易い。この場合、シール隙間を形成する対向二面の少なくとも一方に撥油剤を塗布するといった追加の油漏れ防止対策を講じていても、油漏れの発生リスクを低減できるとは言い難い。特に、軸受装置の連続運転時には、潤滑油が熱膨張し、また、潤滑油の粘度が低下して潤滑油の流動性が増すため、油漏れの発生リスクが高まる。

係る実情に鑑み、本発明は、油漏れの発生リスクが低く、所望の軸受性能を安定的に発揮することのできる流体動圧軸受装置（パーシャルフィルタイプの流体動圧軸受装置）を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために創案された本発明は、潤滑油を含浸させた多孔質体からなり、支持すべき軸の外周面との間にラジアル軸受隙間を形成する軸受部材と、軸方向の一端が開口すると共に他端が閉塞された有底筒状をなし、軸受部材を収容したハウジングと、ハウジングの開口部をシールするシール隙間と、軸、軸受部材およびハウジングの底部で画成される密閉空間を外気に開放する通気路と、軸受部材の一端外周部とハウジングの筒部との間に設けられ、潤滑油の油面を保持可能な筒状の保油空間とを備え、通気路が、密閉空間と保油空間とに開口した第１通路と、軸受部材の一端面で形成され、径方向内側の端部がシール隙間に繋がった軸方向隙間とを含んで構成される流体動圧軸受装置において、軸受部材の一端面と当接した環状部が設けられ、保油空間と軸方向隙間は、軸受部材の一端面およびこれに当接する環状部の他端面の少なくとも一方に設けた溝部で形成される第２通路を介して連通していることを特徴とする。

上記構成によれば、密閉空間とシール隙間とが、第１通路、筒状の保油空間、第２通路および軸方向隙間を有する通気路を介して連通し、この通気路のうち、保油空間と軸方向隙間は、上記第２通路を介して周方向の一部領域で連通する。この場合、例えば、傾斜姿勢の流体動圧軸受装置の運転中に軸受部材から滲み出た潤滑油が保油空間に溜まった場合や、保油空間に潤滑油が溜まった状態で流体動圧軸受装置に衝撃荷重が負荷された場合でも、保油空間に溜まった潤滑油の軸方向隙間への流入量を従来構成に比べて大幅に減じることができる。そのため、シール隙間を介しての油漏れの発生リスクを効果的に低減することができる。

保油空間に、径方向寸法が軸方向他方側（ハウジングの底部側）から軸方向一方側（ハウジングの開口側）に向けて徐々に拡大した拡径部を設け、流体動圧軸受装置の運転中における潤滑油の油面を拡径部の軸方向範囲に保持するようにしておけば、保油空間内に介在する潤滑油を毛細管力によってハウジング底部側に引き込むことができる。これにより、保油空間から軸方向隙間への潤滑油の流入量を一層低減し、シール隙間を介しての油漏れの発生リスクを一層効果的に低減することができる。

保油空間に設けるべき拡径部は、例えば、ハウジングの筒部の内周面に軸方向他方側から軸方向一方側に向けて徐々に拡径した拡径面を設け、この拡径面と軸受部材の円筒状外周面とで形成することができる。

多孔質体からなる軸受部材の一端面に上記溝部（第２通路を形成する溝部）を設ける場合には、この溝部を形成する面の表面開孔率を、軸受部材の一端面のうち溝部を形成する面を除く領域の表面開孔率よりも大きくすることができる。係る構成を採用した場合、流体動圧軸受装置の運転時等、装置内部温度の上昇時には、軸受部材に含浸させた潤滑油が溝部の形成面を介して上記軸方向隙間に滲み出し易くなる。このため、特に、上記溝部に、径方向内側の端部が軸受部材の一端内周縁部に設けた面取りに繋がった径方向溝又は環状溝を設けておけば、上記軸方向隙間に滲み出た潤滑油を、上記面取りで形成される環状空間を介してラジアル軸受隙間に供給し易くなる。この場合、ラジアル軸受隙間の油膜切れを防止する上で有利となる。

以上の構成を有する流体動圧軸受装置に、ラジアル軸受隙間に介在する潤滑油に動圧作用を発生させる動圧発生部（ラジアル動圧発生部）をさらに設けておけば、軸をラジアル方向に支持するラジアル軸受部を、軸受性能に優れた動圧軸受で構成することができる。このとき、動圧発生部を、ラジアル軸受隙間に介在する潤滑油をハウジングの底部側（軸方向他方側）に押し込む形状に形成しておけば、上記軸方向隙間に介在する潤滑油を、ラジアル軸受隙間に引き込み易くなるので、ラジアル軸受隙間の油膜切れを防止する上で一層有利となる。

シール隙間を形成する対向二面の少なくとも一方に撥油膜を形成しておけば、シール隙間を介しての油漏れの発生リスクをより一層低減することができる。

軸受部材を、ハウジングの底部を構成する蓋部材と上記環状部とで軸方向両側から挟持すれば、軸受部材をハウジングに対して容易にかつ精度良く位置決め固定することができる。

本発明に係る流体動圧軸受装置は、前述したような特徴を有することから、例えばディスク駆動装置用のスピンドルモータ、ＰＣ用のファンモータ、ＬＢＰ用のポリゴンスキャナモータ等の各種電気機器用モータに組み込んで好適に使用することができる。

以上より、本発明によれば、油漏れの発生リスクが低く、所望の軸受性能を長期間に亘って安定的に発揮することができる流体動圧軸受装置を提供することができる。

ファンモータの一構成例を概念的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る流体動圧軸受装置の縦断面図である。 軸受部材の縦断面図である。 軸受部材の上端面を示す平面図である。 図２の部分拡大図である。 他の実施形態に係る流体動圧軸受装置の部分拡大断面図である。 他の実施形態に係る流体動圧軸受装置の部分拡大断面図である。 他の実施形態に係る軸受部材の上端面の平面図である。 （ａ）図は、他の実施形態に係る軸受部材の上端面の平面図であり、（ｂ）図は、（ａ）図に示す軸受部材を採用した場合の流体動圧軸受装置の部分拡大断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１に、本発明の実施形態に係る流体動圧軸受装置１が組み込まれたファンモータの一構成例を概念的に示す。同図に示すファンモータは、流体動圧軸受装置１と、モータの静止側を構成するモータベース６と、モータベース６に取り付けられたステータコイル５と、羽根（図示省略）を有する回転部材としてのロータ３と、ロータ３に取り付けられ、ステータコイル５と半径方向のギャップを介して対向するロータマグネット４とを備える。流体動圧軸受装置１のハウジング７は、モータベース６の内周に固定され、ロータ３は、流体動圧軸受装置１の軸部材２の一端に固定されている。このように構成されたファンモータにおいて、ステータコイル５に通電すると、ステータコイル５とロータマグネット４との間の電磁力でロータマグネット４が回転し、これに伴って軸部材２、および軸部材２に固定されたロータ３が一体に回転する。

ロータ３が回転すると、ロータ３に設けられた羽根の形態に応じて図中上向き又は下向きに風が送られる。このため、ロータ３の回転中にはこの送風作用の反力として、流体動圧軸受装置１の軸部材２に図中下向き又は上向きの推力が作用する。ステータコイル５とロータマグネット４との間には、この推力を打ち消す方向の磁力（斥力）を作用させており、上記推力と磁力の大きさの差により生じたスラスト荷重が流体動圧軸受装置１のスラスト軸受部Ｔで支持される。上記推力を打ち消す方向の磁力は、例えば、ステータコイル５とロータマグネット４とを軸方向にずらして配置することにより発生させることができる（詳細な図示は省略）。また、ロータ３の回転時には、流体動圧軸受装置１の軸部材２にラジアル荷重が作用する。このラジアル荷重は、流体動圧軸受装置１のラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２で支持される。

図２に、本発明の一実施形態に係る流体動圧軸受装置１の縦断面図を示す。この流体動圧軸受装置１は、軸方向の一端が開口すると共に軸方向の他端が閉塞された有底筒状のハウジング７と、ハウジング７に収容された軸受部材８と、軸受部材８の内周に挿入された軸部材２と、ハウジング７の一端開口部をシールするシール部材９とを備える。以下、説明の便宜上、シール部材９が配置された側（ハウジング７の開口側）を上側とし、その軸方向反対側を下側とするが、流体動圧軸受装置１の運転時における姿勢を限定するわけではない。

ハウジング７は、円筒状の筒部７１ａ、および筒部７１ａの上端部から径方向内側に張り出した環状部７１ｂを一体に有する筒状部材７１と、筒部７１ａの下端開口を閉塞する蓋部材７２とを接着や圧入等の適宜の手段で結合一体化することで有底筒状に形成されている。蓋部材７２は、短円筒部７２ａ、および短円筒部７２ａの下端開口を閉塞する円板状の底部７２ｂを一体に有する有底筒状をなす。本実施形態では、非多孔質の金属材料で形成された蓋部材７２の底部７２ｂの上側に樹脂材料で形成されたスラストプレート１０を配置し、スラストプレート１０の上端面１０ａでハウジング７の内底面を構成している。スラストプレート１０は必ずしも設ける必要はなく、省略しても構わない。

ハウジング７の内部空間には潤滑油１１（図２中、密な散点ハッチングで示す）が介在するが、その量は、流体動圧軸受装置１の運転中に、軸部材２をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２が形成されるラジアル軸受隙間Ｇｒ（図５参照）と、軸部材２をスラスト一方向に支持するスラスト軸受部Ｔが形成される密閉空間１２（軸部材２、軸受部材８およびハウジング７の底部で画成される空間）とを満たすことができる程度に調整される。すなわち、潤滑油１１はハウジング７の内部空間全域を満たしておらず、例えば、後述する軸方向隙間２２には、潤滑油１１が介在する場合と介在しない場合とがある。

軸部材２は、ステンレス鋼等の高剛性の金属材料で形成され、その外周面２ａは凹凸のない平滑な円筒面に、またその下端面２ｂは凸球面に形成されている。軸部材２の上端には、羽根を有するロータ３（図１参照）が固定される。

軸受部材８は、多孔質体、ここでは銅および鉄を主成分とする焼結金属の多孔質体で円筒状に形成され、その内部気孔には潤滑油１１が含浸されている。軸受部材８は、焼結金属以外の多孔質体、例えば多孔質樹脂で形成することもできる。

軸受部材８の内周面８ａには、対向する軸部材２の外周面２ａとの間にラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２のラジアル軸受隙間Ｇｒを形成する円筒状のラジアル軸受面が軸方向の二箇所に離間して設けられる。図３に示すように、各ラジアル軸受面には、ラジアル軸受隙間Ｇｒに介在する潤滑油１１に動圧作用を発生させるための動圧発生部（ラジアル動圧発生部）Ａ１，Ａ２がそれぞれ形成される。本実施形態のラジアル動圧発生部Ａ１，Ａ２は、それぞれ、互いに反対方向に傾斜し、かつ軸方向に離間して設けられた複数の上側動圧溝Ａａ１および下側動圧溝Ａａ２と、両動圧溝Ａａ１，Ａａ２を区画する凸状の丘部とを有し、丘部は全体としてヘリングボーン形状を呈する。すなわち、丘部は、周方向で隣り合う動圧溝間に設けられた傾斜丘部Ａｂと、上下の動圧溝Ａａ１，Ａａ２間に設けられ、傾斜丘部Ａｂと略同径の環状丘部Ａｃとからなる。

上側のラジアル動圧発生部Ａ１においては、上側動圧溝Ａａ１の軸方向寸法Ｘ₁が下側動圧溝Ａａ２の軸方向寸法Ｘ₂よりも大きく設定され（Ｘ₁＞Ｘ₂）、下側のラジアル動圧発生部Ａ２においては、上側動圧溝Ａａ１および下側動圧溝Ａａ２の軸方向寸法が、上側のラジアル動圧発生部Ａ１の下側動圧溝Ａａ２の軸方向寸法Ｘ₂と同一に設定されている。そのため、軸部材２の回転時、軸部材２の外周面２ａと軸受部材８の内周面８ａの間の半径方向隙間（ラジアル軸受隙間Ｇｒ）に介在する潤滑油１１は下側（ハウジング７の底部７２ｂ側）に押し込まれる。

なお、ラジアル動圧発生部Ａ１，Ａ２の形態は上記のものに限定されない。例えば、ラジアル動圧発生部Ａ１，Ａ２の何れか一方又は双方は、スパイラル形状の動圧溝を円周方向に複数配列したものとしても良い。また、ラジアル動圧発生部Ａ１，Ａ２の何れか一方又は双方は、対向する軸部材２の外周面２ａに形成しても良い。

図３および図４に示すように、軸受部材８の上端面８ｃの径方向中央部には断面Ｖ字状の環状溝８ｃ１が設けられている。また、軸受部材８の上端面８ｃには、径方向内側の端部が環状溝８ｃ１に開口すると共に、径方向外側の端部が軸受部材８の上端外周縁部に設けた面取り８ｅに開口した径方向溝８ｃ２が周方向に離間した複数箇所（本実施形態では３箇所）に設けられている。さらに、軸受部材８の外周面８ｄには、上端部が上記面取り８ｅに開口すると共に、下端部が軸受部材８の下端外周縁部に設けた面取りに開口した軸方向溝８ｄ１が周方向に離間した複数箇所（本実施形態では３箇所）に設けられている。本実施形態では、周方向で隣り合う２つの径方向溝８ｃ２の間に軸方向溝８ｄ１が配置されている。

以上の構成を有する軸受部材８は、その上端部をハウジング７の環状部７１ｂに当接させた状態、すなわち上端面８ｃをハウジング７の環状部７１ｂの下端面７１ｂ１に当接させた状態でハウジング７の内周に固定されている。

軸受部材８は、圧入、接着、圧入接着（圧入と接着の併用）等の適宜の手段でハウジング７に対して固定し得るが、本実施形態では、環状部７１ｂと蓋部材７２とで軸受部材８をその軸方向両側から挟持することにより、軸受部材８をハウジング７の内周に固定している。従って、軸受部材８の下端面８ｂは短円筒部７２ａの上端面７２ａ１と当接し、軸受部材８の上端面８ｃは環状部７１ｂの下端面７１ｂ１と当接している。このようにすれば、ハウジング７を形成（筒状部材７１と蓋部材７２とを固定）するのと同時に、軸受部材８をハウジング７に固定することができるので、部材同士の組み付けに要する手間を軽減することができる。また、例えば、軸受部材８をハウジング７の筒部７１ａの内周に大きな締め代をもって圧入すると、圧入に伴う軸受部材８の変形が軸受部材８の内周面８ａに波及し、ラジアル軸受隙間の幅精度、ひいてはラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２の軸受性能に悪影響が及ぶ可能性がある。これに対し、上記の固定方法ではこのような弊害が可及的に防止される。

軸受部材８の上端外周部とハウジング７の筒部７１ａとの間には、流体動圧軸受装置１の運転時（軸部材２の回転時）に、潤滑油１１の油面を保持可能な筒状の保油空間１３が設けられている。保油空間１３は、軸受部材８の上端外周部を肉取りすることにより、あるいはハウジング７の筒部７１ａの上端内周部を肉取りすることにより形成することができるが、軸受部材８の上端外周部を肉取りすると、軸受部材８の上端面８ｃとハウジング７の環状部７１ｂとを適切に当接させることが難しくなる。そのため、ここでは、ハウジング７の筒部７１ａの上端内周部を肉取りすることによって保油空間１３を形成している。

図２および図５に示すように、本実施形態の保油空間１３は、下側から上側に向けて径方向寸法が徐々に拡大した拡径部１３ａと、拡径部１３ａの上側に隣接配置された径一定の円筒状部１３ｂとを備えるが、拡径部１３ａのみで構成しても構わない。拡径部１３ａは、ハウジング７の筒部７１ａの内周面７１ａ１に、下側から上側に向けて徐々に拡径した拡径面（テーパ面）７１ａ２を設けることで形成され、円筒状部１３ｂは、ハウジング７の筒部７１ａの内周面７１ａ１に円筒状の大径内周面７１ａ３を設けることで形成される。本実施形態では、流体動圧軸受装置１の運転時における潤滑油１１の油面が拡径部１３ａの軸方向範囲内に位置するように保油空間１３が形成される。

シール部材９は、金属材料又は樹脂材料で円環状に形成され、ハウジング７の環状部７１ｂの内周に適宜の手段で固定される。図５を参照して説明すると、本実施形態の環状部７１ｂは、小径内周面７１ｂ２、大径内周面７１ｂ３および両内周面７１ｂ２，７１ｂ３を接続する段差面７１ｂ４を有し、シール部材９はその上端面９ｃを段差面７１ｂ４に当接させた状態で大径内周面７１ｂ３に固定されている。シール部材９の下端面９ｂは、対向する軸受部材８の上端面８ｃとの間に軸方向隙間２２を形成し、シール部材９の内周面９ａは、対向する軸部材２の外周面２ａとの間にシール隙間Ｓを形成している。本実施形態では、軸方向隙間２２の隙間幅は、例えば８ｍｍ以下程度に、また、シール隙間Ｓの隙間幅（半径値）は、例えば０．３ｍｍ以下程度に設定される。

以上の構成を有する流体動圧軸受装置１において、軸部材２と軸受部材８が相対回転する（本実施形態では軸部材２が回転する）と、軸受部材８の内周面８ａの上下２箇所に離間して設けられたラジアル軸受面と、これに対向する軸部材２の外周面２ａとの間にラジアル軸受隙間Ｇｒがそれぞれ形成される。また、軸部材２が回転すると、軸部材２の回転に伴う圧力（負圧）の発生と昇温による潤滑油１１の熱膨張により、軸受部材８の内部気孔に含浸させた潤滑油１１が軸受部材８の表面開孔を介して軸受部材８の外部に次々と滲み出す。軸受部材８から滲み出た潤滑油１１（の一部）は、ラジアル軸受隙間Ｇｒ内で油膜を形成し、この油膜の圧力がラジアル動圧発生部Ａ１，Ａ２の動圧作用によって高められる。これにより、軸部材２をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２が軸方向の二箇所に離間して形成される。

また、これと同時に、ハウジング７の内底面（スラストプレート１０の上端面１０ａ）で軸部材２をスラスト一方向に接触支持するスラスト軸受部Ｔが形成される。なお、前述したとおり、軸部材２には、軸部材２を下方に押し付ける（軸部材２をスラスト他方向に支持する）ための磁力を作用させている。従って、軸部材２の回転に伴って、スラスト軸受部Ｔが形成される密閉空間１２内の圧力が高まった場合でも、軸部材２が過浮上するのを可及的に防止することができる。但し、軸部材２を下方に押し付けるための外力としての磁力は必ずしも作用させる必要はなく、必要に応じて作用させれば良い。すなわち、送風作用の反力としての推力が十分に大きく、この推力のみで軸部材２を下方に押し付けることができるような場合には、上記磁力を軸部材２に作用させる必要はない。

以上で説明した流体動圧軸受装置１は、通常、ハウジング７、軸受部材８およびシール部材９を組み付けたアセンブリを作製した後、軸受部材８の内周に軸部材２を挿入する、といった手順を踏んで組み立てられる。軸部材２の挿入時には、軸部材２の挿入性向上や、スラスト軸受部Ｔが形成される密閉空間１２に所定量の潤滑油１１を介在させること等を目的として、軸受部材８の内周に所定量の潤滑油１１が予め充填される。このとき、軸部材２の挿入に伴って、軸部材２の下端面２ｂと軸受部材８の内周に充填された潤滑油１１との間に介在する空気が圧縮されるが、軸受部材８の内周面８ａと軸部材２の外周面２ａとの間の半径方向隙間（ラジアル軸受隙間Ｇｒ）の隙間幅は数μｍ程度の微小幅に設定されることから、上記の空気（圧縮空気）を軸部材２と軸受部材８の間の半径方向隙間やシール隙間Ｓを介して装置外部に排出するのは困難である。軸部材２の挿入に伴って圧縮空気を装置外部に排出できない場合、軸部材２を適切に挿入することが難しくなる。

本実施形態の流体動圧軸受装置１は、軸受部材８の外周面８ｄ等で形成され、密閉空間１２を外気に開放する（密閉空間１２と軸受装置１の外部空間とを連通させる）通気路２０を有する。通気路２０は、ハウジング７と軸受部材８の間に形成される第１通路２１、保油空間１３および第２通路２３と、軸受部材８とシール部材９の間に形成される軸方向隙間２２と、シール隙間Ｓとで構成される。このような通気路２０が設けられていることにより、軸部材２の挿入時には、上記の圧縮空気を装置外部に適切に排出することができる。

第１通路２１は、密閉空間１２および保油空間１３に開口して両空間１２，１３を連通させる通路であり、本実施形態では、蓋部材７２の短円筒部７２ａの上端面７２ａ１に設けた径方向溝７２ａ２で形成される径方向通路と、軸受部材８の下端外周縁部に設けた面取りで形成される環状通路と、軸受部材８の外周面８ｄに設けた軸方向溝８ｄ１で形成される軸方向通路とで構成される。上記の径方向通路は、密閉空間１２と上記の環状通路とを連通させ得るものであれば良く、例えば軸受部材８の下端面８ｂに径方向溝を設けることで形成することもできる。また、上記の軸方向通路は、ハウジング７の筒部７１ａの内周面７１ａ１に軸方向溝を設けることで形成することもできる。

第２通路２３は、保油空間１３と軸方向隙間２２に開口して保油空間１３と軸方向隙間２２とを周方向の一部領域で連通させる通路であり、本実施形態では、軸受部材８の上端面８ｃに上記の環状溝８ｃ１および径方向溝８ｃ２を設けることで形成される。従って、ここでは、環状溝８ｃ１および径方向溝８ｃ２が本発明でいう「溝部」を構成する。

前述したとおり、流体動圧軸受装置１の運転時には、軸受部材８の内部気孔に含浸させた潤滑油１１が軸受部材８の外部に滲み出すため、軸受部材８の内周面８ａで形成される径方向隙間（ラジアル軸受隙間Ｇｒ）や、軸受部材８の下端面８ｂで形成される密閉空間１２等に介在する油量が増加する。そのため、流体動圧軸受装置１の運転時には、ハウジング７の内部空間に介在する潤滑油１１（の一部）が、通気路２０を流通してハウジング７の開口側に押し上げられ、保油空間１３の軸方向範囲内に溜まる。このとき、従来構成の流体動圧軸受装置のように、軸受部材８の上端外周部で形成される保油空間１３と、軸受部材８の上端面８ｃで形成される軸方向隙間２２とが全周に亘って繋がった構成を採用すると、たとえ保油空間１３や軸方向隙間２２の容積が十分に確保されていたとしても、流体動圧軸受装置１が傾斜姿勢で使用される場合や、運転中の流体動圧軸受装置１に衝撃荷重が負荷された場合には、保油空間１３に溜まった潤滑油が軸方向隙間２２に流入し易く、従って、軸方向隙間２２およびシール隙間Ｓを介しての油漏れの発生リスクが高いという問題がある。

これに対し、本発明に係る流体動圧軸受装置１では、軸受部材８の上端面８ｃと当接する環状部７１ｂを設け、軸受部材８の上端面８ｃおよびこれに当接する環状部７１ｂの下端面７１ｂ１の少なくとも一方に設けた溝部（本実施形態では上端面８ｃの環状溝８ｃ１および径方向溝８ｃ２）で形成される第２通路２３を介して保油空間１３と軸方向隙間２２とを連通させている。このような構成によれば、保油空間１３と軸方向隙間２２とは、上記の第２通路２３を介して周方向の一部領域で連通する。この場合、例えば、傾斜姿勢の流体動圧軸受装置１の運転中に軸受部材８から滲み出た潤滑油１１が保油空間１３に溜まった場合や、保油空間１３に潤滑油１１が溜まった状態で流体動圧軸受装置１に衝撃荷重が負荷された場合でも、保油空間１３に溜まった潤滑油１１の軸方向隙間２２への流入量を従来構成に比べて大幅に減じることができる。そのため、シール隙間Ｓを介しての油漏れの発生リスクを効果的に低減することができる。

また、本実施形態では、流体動圧軸受装置１の運転時における潤滑油１１の油面が、保油空間１３のうち、拡径部１３ａの軸方向範囲内に位置するように保油空間１３が形成される。この場合、保油空間１３に介在する潤滑油１１に毛細管力によるハウジング７底部側への引き込み力が作用するので、シール隙間Ｓを介しての油漏れの発生リスクを一層効果的に低減することができる。

なお、シール隙間Ｓを介しての油漏れ防止効果を高めるため、シール隙間Ｓを形成する対向二面（本実施形態ではシール部材９の内周面９ａおよび軸部材２の外周面２ａ）の何れか一方又は双方には撥油膜を形成するのが好ましい。図６は、その一例を示しており、シール部材９の内周面９ａおよび軸部材２の外周面２ａの双方に撥油膜３０を形成している。

以上により、本発明の一実施形態に係る流体動圧軸受装置１、より具体的には、ハウジング７の内部空間に潤滑油１１が部分充填された（ハウジング７の内部空間に潤滑油１１と空気が混在する）パーシャルフィルタイプの流体動圧軸受装置１は、油漏れの発生リスクが低く、所望の軸受性能を長期間に亘って安定的に発揮することができる、という特徴を有する。

以上、本発明の一実施形態に係る流体動圧軸受装置１について説明を行ったが、流体動圧軸受装置１には、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことができる。

例えば、軸部材２の下端を支持するスラスト軸受部Ｔは、いわゆる動圧軸受で構成することができる。詳細な図示は省略するが、この場合、軸部材２の下端面２ｂは、軸線と直交する方向の平坦面に形成される。このとき、軸部材２の下端面２ｂおよびこれに対向するハウジング７の内底面の何れか一方には、複数の動圧溝およびこれを区画する凸状の丘部からなる動圧発生部（スラスト動圧発生部）が形成される。

また、以上では、ハウジング７の環状部７１ｂに固定したシール部材９の内周面９ａと軸部材２の外周面２ａとの間にシール隙間Ｓを形成したが、図７に示すように、シール部材９は省略しても構わない。この場合、環状部７１ｂの内周面（小径内周面）７１ｂ２と軸部材２の外周面２ａとの間にシール隙間Ｓを形成することができる。また、この場合、軸方向隙間２２は、軸受部材８の上端面８ｃとこれに対向する環状部７１ｂの下端面との間に形成される。図示は省略しているが、係る構成を採用する場合においても、シール隙間Ｓを形成する対向二面の少なくとも一方に撥油膜３０（図６参照）を形成するのが好ましい。

また、以上では、保油空間１３と軸方向隙間２２とを連通させる第２通路２３を、図３および図４に示すように、軸受部材８の上端面８ｃに環状溝８ｃ１および径方向溝８ｃ２を設けることで形成したが、第２通路２３は、例えば、軸受部材８の上端面８ｃに径方向溝８ｃ２のみを設けることで形成することも可能である。その一例が図８に示すものであり、同図に示す実施形態では、径方向外側の端部が軸受部材８の上端外周縁部に設けた面取り８ｅに開口すると共に、径方向内側の端部が軸受部材８の上端内周縁部に設けた面取り８ｆに開口するように径方向溝８ｃ２を設けている。

また、第２通路２３は、図９（ａ）（ｂ）に示す態様で軸受部材８の上端面８ｃに環状溝８ｃ１および径方向溝８ｃ２を設けることで形成することもできる。すなわち、この実施形態では、環状溝８ｃ１の径方向内側の端部を軸受部材８の上端内周縁部に設けた面取り８ｆに繋げている点（環状溝８ｃ１の溝幅を拡大した点）において、図２〜図６に示す実施形態と構成を異にしている。

このような構成によれば、軸受部材８の上端面８ｃで形成される軸方向隙間２２の隙間幅を図２等に示す実施形態に比べて拡大することができるので、軸方向隙間２２における保油量を増加させることができる。そのため、軸方向隙間２２内に潤滑油１１が流入等した場合でも、シール隙間Ｓを介しての油漏れを防止する上で有利となる。また、環状溝８ｃ１の径方向内側の端部が軸受部材８の上端内周縁部に設けた面取り８ｆに繋がっているので、環状溝８ｃ１内に潤滑油１１が介在する場合、この潤滑油１１を軸受部材８の内周面８ａと軸部材２の外周面２ａとの間の径方向隙間（ラジアル軸受隙間Ｇｒ）に供給し易くなる。特に、図３に示すように、ラジアル軸受隙間Ｇｒに介在する潤滑油１１をハウジング７の底部側に押し込む形状を有するラジアル動圧発生部Ａ１を設けた場合には、ラジアル軸受部Ｒ１のラジアル軸受隙間Ｇｒの上側に介在する潤滑油１１をラジアル軸受部Ｒ１のラジアル軸受隙間Ｇｒに引き込み易くなる。このため、シール隙間Ｓを介しての油漏れを防止する上で、また、ラジアル軸受隙間Ｇｒにおける油膜切れを防止する上で有利となる。

また、以上では特に言及していないが、焼結金属製の軸受部材８の上端面８ｃに設けた環状溝８ｃ１および／または径方向溝８ｃ２を形成する面（溝形成面）の表面開孔率は、軸受部材８の上端面８ｃのうち、上記溝形成面を除く領域の表面開孔率よりも大きくすることができる。このようにすれば、流体動圧軸受装置１の運転時等には、軸受部材８の内部気孔に含浸させた潤滑油１１が環状溝８ｃ１および／または径方向溝８ｃ２内に滲み出し易くなる。そのため、図８に示す態様で径方向溝８ｃ２を設けた場合や、図９（ａ）に示す態様で環状溝８ｃ１および径方向溝８ｃ２を設けた場合には、溝８ｃ１，８ｃ２に滲み出た潤滑油１１をラジアル軸受部Ｒ１のラジアル軸受隙間Ｇｒに供給し易くなる。そのため、ラジアル軸受隙間Ｇｒの油膜切れに起因したラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２の軸受性能低下を防止する上で有利となる。

上記のように、溝形成面の表面開孔率と溝形成面を除く領域の表面開孔率とを異ならせるための手段としては、例えば以下のような手順で軸受部材８を製造することが考えられる。まず、金属粉末を主成分とする原料粉末の圧粉体を圧縮成形するのと同時に、圧粉体の一端面に溝８ｃ１，８ｃ２を型成形してから、この圧粉体を加熱・焼結して焼結体を得る。その後、焼結体をサイジング金型に投入して軸方向に圧縮することにより、焼結体を完成品形状に仕上げる（焼結体の内周面にラジアル動圧発生部Ａ１，Ａ２を型成形すると共に焼結体の寸法精度を矯正する）際、溝８ｃ１，８ｃ２が型成形された面を、平坦面に形成されたパンチの加圧面で加圧する。要するに、溝８ｃ１，８ｃ２の形成面は、サイジング金型によって成形しない非成形面とする一方で、溝形成面を除く領域は、サイジング金型による成形面とする。このようにすれば、ラジアル動圧発生部Ａ１，Ａ２を有する焼結金属製の軸受部材８を製造するのに必要最低限の工程を実施する間に、溝形成面の表面開孔率と、溝形成面を除く領域の表面開孔率との間に差を設けることができる。

なお、上記のようにして軸受部材８の上端面８ｃ内で表面開孔率に差を設ける場合、溝８ｃ１，８ｃ２の溝深さが浅過ぎると、サイジング金型で焼結体を軸方向に圧縮するのに伴って溝８ｃ１，８ｃ２が消失等する可能性がある。そのため、圧粉体に型成形する溝８ｃ１，８ｃ２の溝深さは０．０５ｍｍ以上とするのが好ましい。また、軸受部材８の上端面８ｃにおいて、溝８ｃ１，８ｃ２の占有面積が大き過ぎると、焼結体を軸方向に圧縮する際に、焼結体を適切に軸方向に圧縮することができず、ラジアル動圧発生部Ａ１，Ａ２の成形精度や、軸受部材８の形状精度に悪影響が及ぶ可能性がある。そのため、軸受部材８の上端面８ｃに占める溝８ｃ１，８ｃ２の面積比は５０％以下とするのが好ましい。

溝形成面の表面開孔率と溝形成面を除く領域の表面開孔率に差をもたせるための技術手段は上記のものに限定されず、例えば、溝形成面を除く領域に封孔処理を施すことも考えられる。但し、この場合には、封孔処理を施すための別工程が必要となるので、軸受部材８の製造コストが増加する。そのため、上記のように、焼結金属製の軸受部材８を得る上で必要最低限の工程（圧縮成形工程、焼結工程およびサイジング工程）を実施する間に、軸受部材８の上端面８ｃ内で表面開孔率に差を設けるのが好ましい。

また、以上では、第２通路２３を、軸受部材８の上端面８ｃに径方向溝８ｃ２や環状溝８ｃ１を設けることで形成したが、第２通路２３は、軸受部材８の上端面８ｃに設けた径方向溝８ｃ２や環状溝８ｃ１に替え、あるいはこれに加え、軸受部材８の上端面８ｃに当接するハウジング７の環状部７１ｂ１に径方向溝等を設けることで形成することもできる。

また、以上では、軸受部材８の上端面８ｃと当接する環状部７１ｂが、ハウジング７の筒部７１ａと一体に設けられた流体動圧軸受装置１に本発明を適用した場合について説明したが、本発明は、上記環状部７１ｂがハウジング７の筒部７１ａと別体に設けられる場合にも適用することができる。この場合、図示は省略するが、例えば、上記の筒部７１ａおよび蓋部材７２に相当する部分を一体に有する有底筒状のハウジングの内周に軸受部材８を配置してから、このハウジングの上端部に、下端面の外径側領域が軸受部材８の上端面８ｃと当接して軸受部材８との間に第２通路２３を形成すると共に、下端面の内径側領域が軸受部材８の上端面８ｃとの間に軸方向隙間２２を形成するような環状部材（例えばシール部材９）を固定すれば、以上で説明した実施形態と同様の作用効果を奏し得る流体動圧軸受装置１が得られる。

また、ラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２の何れか一方又は双方は、いわゆる多円弧軸受、ステップ軸受、および波型軸受等、公知のその他の動圧軸受で構成することもできる他、動圧発生部を有さない、いわゆる真円軸受で構成することもできる。また、ラジアル軸受部は、以上で説明したように軸方向に離間した二箇所に設ける他、軸方向の一箇所、あるいは軸方向に相互に離間した三箇所以上に設けることもできる。

また、以上では、回転部材として、羽根を有するロータ３が軸部材２に固定される流体動圧軸受装置１に本発明を適用した場合について説明を行ったが、本発明は、回転部材として、ディスク搭載面を有するディスクハブ、あるいはポリゴンミラーが軸部材２に固定される流体動圧軸受装置１にも好ましく適用することができる。すなわち、本発明は、図１に示すようなファンモータのみならず、ディスク装置用のスピンドルモータや、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）用のポリゴンスキャナモータ等、その他の電気機器用モータに組み込まれる流体動圧軸受装置１にも好ましく適用することができる。

１ 流体動圧軸受装置
２ 軸部材
７ ハウジング
８ 軸受部材
８ｃ 上端面（一端面）
８ｃ１ 環状溝
８ｃ２ 径方向溝
８ｅ，８ｆ 面取り
９ シール部材
１０ スラストプレート
１１ 潤滑油
１２ 密閉空間
１３ 保油空間
１３ａ 拡径部
２０ 通気路
２１ 第１通路
２２ 軸方向隙間
２３ 第２通路
３０ 撥油膜
７１ 筒状部材
７１ａ 筒部
７１ｂ 環状部
７２ 蓋部材
Ａ１、Ａ２ ラジアル動圧発生部
Ｇｒ ラジアル軸受隙間
Ｒ１、Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ スラスト軸受部

Claims (9)

1. 潤滑油を含浸させた多孔質体からなり、支持すべき軸の外周面との間にラジアル軸受隙間を形成する軸受部材と、軸方向の一端が開口すると共に他端が閉塞された有底筒状をなし、軸受部材を収容したハウジングと、ハウジングの開口部をシールするシール隙間と、軸、軸受部材およびハウジングの底部で画成される密閉空間を外気に開放する通気路と、軸受部材の一端外周部とハウジングの筒部との間に設けられ、潤滑油の油面を保持可能な筒状の保油空間とを備え、通気路が、密閉空間と保油空間とに開口した第１通路と、軸受部材の一端面で形成され、径方向内側の端部がシール隙間に繋がった軸方向隙間とを含んで構成される流体動圧軸受装置において、
   軸受部材の一端面と当接した環状部が設けられ、保油空間と軸方向隙間は、軸受部材の一端面およびこれに当接する前記環状部の他端面の少なくとも一方に設けた溝部で形成される第２通路を介して連通していることを特徴とする流体動圧軸受装置。
2. 保油空間は、径方向寸法が軸方向他方側から軸方向一方側に向けて徐々に拡大した拡径部を有し、流体動圧軸受装置の運転時における潤滑油の油面が前記拡径部の軸方向範囲内に保持される請求項１に記載の流体動圧軸受装置。
3. ハウジングの筒部の内周面に軸方向他方側から軸方向一方側に向けて徐々に拡径した拡径面が設けられ、この拡径面と軸受部材の円筒状外周面とで前記拡径部が形成された請求項２に記載の流体動圧軸受装置。
4. 軸受部材の一端面に前記溝部が設けられており、この溝部を形成する面の表面開孔率が、軸受部材の一端面のうち前記溝部を形成する面を除く領域の表面開孔率よりも大きい請求項１〜３の何れか一項に記載の流体動圧軸受装置。
5. 前記溝部は、径方向内側の端部が、軸受部材の一端内周縁部に設けた面取りに繋がった径方向溝又は環状溝を有する請求項４に記載の流体動圧軸受装置。
6. ラジアル軸受隙間に介在する潤滑油に動圧作用を発生させる動圧発生部をさらに有し、該動圧発生部は、ラジアル軸受隙間に介在する潤滑油をハウジングの底部側に押し込む形状を有する請求項１〜５の何れか一項に記載の流体動圧軸受装置。
7. シール隙間を形成する対向二面の少なくとも一方に撥油膜が形成されている請求項１〜６の何れか一項に記載の流体動圧軸受装置。
8. 軸受部材が、ハウジングの底部を構成する蓋部材と前記環状部とで軸方向両側から挟持されている請求項１〜７の何れか一項に記載の流体動圧軸受装置。
9. 請求項１〜８の何れか一項に記載の流体動圧軸受装置を備えたモータ。

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